BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Data Hasil Percobaan PENGUKURAN POMPA SENTRIFUGAL Pengujian Pompa Tunggal Putaran = 2100 rpm No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ps N/m2 -4000 -6000 -7000 -8000 -10000 -12000 -12000 -13000 -13000 F N 3.1 3.5 4.2 4.5 4.9 5 5.5 5.3 5.5
Pd N/m2 60000 50000 47500 40000 30000 20000 15000 12500 12500
Pd-Ps N/m2 64000 56000 54500 48000 40000 32000 27000 25500 25500
h mmHg 0 0 3 9 11 20 20 20 18
Q m3/dt
Torsi Nm 0.5549 0.6265 0.7518 0.8055 0.8771 0.895 0.9845 0.9487 0.9845
W1 Watt 122.02 137.77 165.32 177.13 192.88 196.81 216.49 208.62 216.49
W2 Watt
Efisiensi % 0 0 10.7916 15.3648 12.9998 13.7427 10.5413 10.3313 9.44475
0 0 17.841 27.216 25.074 27.047 22.821 21.553 20.447
0 0 0.00033 0.00057 0.00063 0.00085 0.00085 0.00085 0.0008
Head m 6.53061 5.71429 5.56122 4.89796 4.08163 3.26531 2.7551 2.60204 2.60204
Pengujian Pompa Seri Putaran Pompa 1 = 2100 rpm No
h mmHg 0 6 16 20 25 24 20 19 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ps (N/m2) I -6000 -7000 -10000 -12000 -13000 -14000 -15000 -15000 -15000
0 0.00046 0.00076 0.00085 0.00095 0.00093 0.00085 0.00082 0.00076
Head (m) I 6.22449 6.071429 4.846939 4.030612 2.857143 2.44898 2.295918 2.040816 1.785714
Q m3/dt
Torsi (Nm) I II 0.537 0.2148 0.6981 0.358 0.8234 0.4475 0.8771 0.4833 0.895 0.5728 0.9308 0.6086 0.9129 0.6265 0.9487 0.6444 1.0203 0.6623
Putaran Pompa 2 = 2000rpm
II 70000 55000 40000 30000 20000 10000 10000 5000 5000
Pd (N/m2) I II 55000 110000 52500 100000 37500 80000 27500 60000 15000 40000 10000 25000 7500 20000 5000 15000 2500 10000
II 4.081633 4.591837 4.081633 3.061224 2.040816 1.530612 1.020408 1.020408 0.510204
F (N) I 3 3.9 4.6 4.9 5 5.2 5.1 5.3 5.7
Total 0.7518 1.0561 1.2709 1.3604 1.4678 1.5394 1.5394 1.5931 1.6826
Total 10.306 10.663 8.9286 7.0918 4.898 3.9796 3.3163 3.0612 2.2959
I 118.09 153.51 181.07 192.88 196.81 204.69 200.75 208.62 224.37
Pd-Ps (N/m2) I 61000 59500 47500 39500 28000 24000 22500 20000 17500
II 1.2 2 2.5 2.7 3.2 3.4 3.5 3.6 3.7
W1 (Watt) II Total 44.986 163.074 74.977 228.491 93.721 274.789 101.22 294.096 119.96 316.776 127.46 332.146 131.21 331.959 134.96 343.58 138.71 363.074
II 40000 45000 40000 30000 20000 15000 10000 10000 5000
Total 4.2 5.9 7.1 7.6 8.2 8.6 8.6 8.9 9.4
I 0 27.5457 35.91 33.3867 26.46 22.2218 19.0178 16.4766 13.23
W2 (Watt) II 0 20.83291 30.24 25.35701 18.9 13.88861 8.452337 8.238319 3.78
0 48.37865 66.15 58.74374 45.36 36.11038 27.4701 24.71496 17.01
Efisiensi % 0 21.173 24.073 19.974 14.319 10.872 8.2752 7.1934 4.685
II 25000 0 0 0 0 0 -5000 -5000 -5000
Pd (N/m2) I 70000 50000 50000 45000 32500 37500 35000 32500 30000
Q Total 0 0.0004 0.0005 0.0007 0.0011 0.0013 0.0014 0.0014 0.0014
Total
Pengujian Pompa Paralel Putaran Pompa 1 = 2100 rpm No
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ps (N/m2) I 0 -6000 -7000 -8000 -8000 -10000 -10000 -11000 11000
h mmHg 0 4 7 14 31 45 52 52 57
Q (m3/dt) Q1 0 0 0.000327 0.000567 0.000627 0.000845 0.000845 0.000845 0.000802
Q2 0 0.000378 0.000173 0.00014 0.000425 0.000423 0.000518 0.000518 0.000625
II 75000 50000 40000 50000 45000 40000 35000 30000 30000
Pd-Ps (N/m2) I 70000 56000 57000 53000 40500 47500 45000 43500 19000
II 50000 50000 40000 50000 45000 40000 40000 35000 35000
Head (m) I 7.1429 5.7143 5.8163 5.4082 4.1327 4.8469 4.5918 4.4388 1.9388
II 5.10204 5.10204 4.08163 5.10204 4.59184 4.08163 4.08163 3.57143 3.57143
Total 12.2449 10.8163 9.89796 10.5102 8.72449 8.92857 8.67347 8.0102 5.5102
I 2.6 3.2 3.2 3.5 3.6 3.8 4.3 4.2 4.4
I 102.343 125.961 125.961 137.769 141.706 149.578 169.26 165.323 173.196
F (N) II 1.1 1.3 1.4 1.6 2 2.4 2.6 2.8 2.9 W1 (Watt) II 41.23711 48.73477 52.4836 59.98126 74.97657 89.97188 97.46954 104.9672 108.716
Total 3.7 4.5 4.6 5.1 5.6 6.2 6.9 7 7.3
Total 143.5801 174.6954 178.4442 197.7507 216.6823 239.5501 266.7291 270.2905 281.9119
Torsi (Nm) I II 0.4654 0.1969 0.5728 0.2327 0.5728 0.2506 0.6265 0.2864 0.6444 0.358 0.6802 0.4296 0.7697 0.4654 0.7518 0.5012 0.7876 0.5191
I 0 0 18.659 30.051 25.387 40.149 38.036 36.768 15.235
Total 0.6623 0.8055 0.8234 0.9129 1.0024 1.1098 1.2351 1.253 1.3067
W2 (Watt) Efisiensi II Total % 0 0 0 18.9 18.9 10.8188 6.9076 25.567 14.3277 7.0087 37.0597 18.7406 19.146 44.533 20.5522 16.905 57.0533 23.8168 20.707 58.7421 22.0231 18.118 54.8859 20.3063 21.877 37.1124 13.1645
4.2 Pengolahan Data 4.2.1 Conoh Perhitungan (Tunggal, Seri dan Paralel) 1. Pompa Tunggal ;n=2100 rpm Ps = -13000 N/m2 Pd = 12500 N/m2 a) Pd-Ps = 12500-(-13000) = 25500 N/m2 b) Q = (0,189/1000) h = 18 mmHg = (0,189/1000) = 0,000801859 m3/dt c) Head (H) H = Pd-Ps/ = .g = 25500/(1000x9,8) = 2,60204 m d) Torsi (T) T = Fxl l = 0,179 = 5,5x0.179 = 0.9845 Nm e) Daya Poros (W1) W1 = Fxn/k k = 53,35 = 5,5x2100/53,35 = 216,4948 watt f) Daya air (W2) W2 = (Pd-Ps)xQ = 25500x0,00801859 = 20,4474 watt g) Efisiensi (η) η = (W2/W1)x100% = (20,4474/216,4948)x100% = 9,44475 % 2. Pompa Seri ; n1=2100 rpm n2=2000 rpm a) Pd-Ps(I) = 2500-(-15000) = 17500 N/m2 Pd-Ps
= 10000-5000 = 5000 N/m2
b) Q
= (0,189/1000) = (0,189/1000) = 0,000756 m3/dt
c) Head (H) H1 = Pd-Ps/ (1) = 17500/1000x9,8 = 1,7857 m H2 = Pd-Ps/ (2) = 5000/1000x9,8 = 0,51020 m H total = H1+H2 = 1,7857+0,51020 = 2,2959 m d) Gaya (F) F1 = 5,7 N F2 = 3,7 N F total = 5,7+3,7 = 9,4 N e) Torsi (T) T1 = Fxl = 5,7x0,179 = 1,0203 Nm T2
= F2xl = 3,7x0,179 = 0,6623 Nm
f) Daya Poros (W1) W11 = F1xn1/k = 5,7x2100/53,35 = 224,3674 watt W12 = F2xn2/k = 3,7x2000/53,35 = 138,70665 watt W 1total = W11+W2 = 224,3674+138,70665 = 363,0740 watt g) Daya Air (W2) W21 = (Pd-Ps)2xQ = 175000,000756 = 13,23 watt W22 = (Pd-Ps)2xQ = 5000x0,000756 = 3,78 watt W2total = W21+W22 = 13,23+3,78
= .g
= .g
= 17,01 watt h) Efisiensi (η) η = (W2total/W1total)x100% = 17,01/363,0704x100% = 4,68499% 3. Pompa Paralel ; n1=2100 rpm n2=2000 rpm a) (Pd-Ps)1
= 30000-11000 = 19000 N/m2
(Pd-Ps)2
= 30000-(5000) = 35000 N/m2
b) Q dilihat pada [engujian pompa tunggal Q2 = Qtotal-Q1 Qtotal = (0,189/1000) Q2
c) Head (H) H2
H1
Htotal
= 0,001427 m3/dt = Qtotal-Q1 = 0,001427-0,00080186 = 0,00062514 m3/dt = Pd-Ps/ (2) = 19000/(1000x9,8) = 1,9387 m = Pd-Ps/ (1) = 35000/(1000x9,8) = 3,57143 m = H1+H2 = 1,93887+3,57143 = 5,51013 m
d) Torsi (T) T1
T2
Ttotal
= F1xl = 4,4x0,179 = 0,7876 Nm = F2xl = 2,9x0,179 = 0,5191 Nm = T1+T2 = 0,7876+0,5191 = 1,3067 Nm
= .g
= .g
e) Daya Poros (W1) W11 = F1xn/k = 4,4x2100/53,35 = 173,1958 watt W12
= F2xn/k = 2,9x2000/53,35 = 108,7160 watt
W1total
= W11+W12 = 173,1958+108,7160 = 281,9118 watt
f) Daya Air (W2) W21
= (Pd-Ps)1xQ1 = 19000x0,00080186 = 15,2353 watt
W22
= (Pd-Ps)2xQ2 = 35000x0,00062514 = 21,8799 watt
W2total
= W12+W22 = 15,2353+21,8799 = 37,1152 watt
g) Efisiensi (η) η
= (W2total/W1total)x100% = 37,1152/281,9118x100% = 13,1655%
4.2.2 Grafik dan Pembahasan A. Hubungan Putaran dan Kapasitas dan Head (Pompa Tunggal) Dari grafik hubungan antara kapasitas dan head dapat dilihat bahwa nilai head pada pompa tunggal berbanding terbalik. Harga head tertinggi pada pompa tunggal yaitu, 6,530612245 m pada kapasitas 0 m3/dt. Secara teoritis, head adalah tinggi energi angkat yang diperoleh dengan rumus: H = Pd-Ps/ (m) = .g Dimana Pd-Ps adalah beda tekanan antara fluida setelah keluar pompa dengan sebelum masuk pompa, sedangkan adalah berat jenis fluida. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai head cenderung turun seiring bertambahnya nilai kapasitas (Q). Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa nilai Pd-Ps berbanding terbalik dengan nilai kapasitas (Q), sesuai dengan rumus: W1 = (Pd-Ps)xQ Semakin besar nilai Q menunjukkan bahwa semakin banyak fluida yang mengalir dan menyebabkan bertambahnya faktor mayor dan minor losses. Hal inilah yang menyebabkan nilai Pd-Ps semakin kecil yang menyebabkan nilai head semakin menurun.
B. Hubungan Putaran dan Kapasitas dan Head (Pompa Seri) Dari grafik hubungan antara kapasitas dan head dapat dilihat bahwa nilai head pada pompa seri berbanding terbalik dengan kapasitas. Harga head tertinggi pada pompa seri sebesar, 10,30612245 m pada kapasitas 0 m3/dt. Secara teoritis, head adalah tinggi energi angkat yang diperoleh dengan rumus: H = Pd-Ps/ (m) = .g Dimana Pd-Ps adalah beda tekanan antara fluida setelah keluar pompa dengan sebelum masuk pompa, sedangkan adalah berat jenis fluida. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai head cenderung turun seiring bertambahnya nilai kapasitas (Q). Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa nilai Pd-Ps berbanding terbalik dengan nilai kapasitas (Q), sesuai dengan rumus: W1 = (Pd-Ps)xQ Semakin besar nilai Q menunjukkan bahwa semakin banyak fluida yang mengalir dan menyebabkan bertambahnya faktor mayor dan minor losses. Hal inilah yang menyebabkan nilai Pd-Ps semakin kecil yang menyebabkan nilai head semakin menurun.
C. Hubungan Putaran dan Kapasitas dan Head (Pompa Paralel) Dari grafik hubungan antara kapasitas dan head dapat dilihat bahwa nilai head pada pompa paralel berbanding terbalik dengan kapasitas. Harga head tertinggi pada pompa paralel sebesar, 12,2449 m pada kapasitas 0 m3/dt. Secara teoritis, head adalah tinggi energi angkat yang diperoleh dengan rumus: H = Pd-Ps/ (m) = .g Dimana Pd-Ps adalah beda tekanan antara fluida setelah keluar pompa dengan sebelum masuk pompa, sedangkan adalah berat jenis fluida. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai head cenderung turun seiring bertambahnya nilai kapasitas (Q). Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa nilai Pd-Ps berbanding terbalik dengan nilai kapasitas (Q), sesuai dengan rumus: W1 = (Pd-Ps)xQ Semakin besar nilai Q menunjukkan bahwa semakin banyak fluida yang mengalir dan menyebabkan bertambahnya faktor mayor dan minor losses. Hal inilah yang menyebabkan nilai Pd-Ps semakin kecil yang menyebabkan nilai head semakin menurun.
D. Hubungan Kapasitas Dan Daya Poros (Tunggal, Seri, dan Paralel) Dari grafik hubungan antara kapasitas dan daya poros didapatkan bahwa harga W1 tertinggi pada pompa seri sebesar 363,074039 watt pada kapasitas 0,000756 m3/dt. Nilai daya poros tertinggi pada pompa paralel sebesar 281,911903 watt pada kapsitas 0,001426919 m3/dt. Untuk pompa tunggal, daya poros tertinggi 216,494 watt pada kapasitas 0,00080186 m3/dt. Pada grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai W1 berbanding lurus dengan Q. Hal ini sesuai dengan teori bahwa W1 dipengaruhi oleh gaya pembebanan (F) dengan rumus: W1
= Fxn/k
Gaya pembebanan sangat dipengaruhi oleh banyaknya fluida yang mengalir (Q). Gaya pembebanan akan semakin besar seiring dengan bertambahnya fluida yang mengalir (Q). Semakin tinggi nilai Q, maka semakin tinggi pula nilai F dan pertambahan nilai F inilah yang menyebabkan nilai W1 meningkat. Hal ini sesuai dengan rumus: η dimana
= (W2/W1)x100%
W1
= Fxn/k
(Pd-Ps)xQ
= Fxn/kx η
dan W2
= (Pd-Ps)xQ, sehingga:
Dari rumus di atas dapat disimpulkan bahwa besarnya Q berbanding lurus dengan F
E. Hubungan Kapasitas Dan Daya Air (Tunggal, Seri, dan Paralel) Dari grafik hubungan antara kapasitas dan daya air didapatkan bahwa daya air pada pompa seri bernilai tertinggi bila dibanding pompa paralel dan pompa tunggal sebesar 66,15 watt pada kapasitas 0,000756 m3/dt. Pada pompa paralel daya air tertinggi sebesar 58,74210376 watt pada kapsitas 0,001367898 m3/dt. Untuk pompa tunggal, daya air tertinggi 27,0474826 watt pada kapasitas yang sama sebesar 0,00084523 m3/dt. Nilai daya air (W2) berbanding lurus dengan nilai kapasitas (Q) dan beda tekanan (Pd-Ps) dengan rumusan sebagai berikut: W2
= (Pd-Ps)xQ,
Berdasarkan rumus di atas semakin besar nilai kapsitas, maka semakin besar pula nilai daya air yang dihasilkan. Selain itu nilai W2 juga dipengaruhi oleh nilai (Pd-Ps). Pada pompa tunggal dan seri, nilai W2 semakin menurun setelah mencapai nilai tertinggi. Hal itu disebabakan karena setelah melewati nilai puncak, terjadi penurunan nilai (Pd-Ps) secara signifikan. Penurunan ini disebabkan karena semakin besarnya faktor mayor losses dan minor losses yang terjadi di saluran fluida yang meliputi kerugian gesek dan losses saat fluida melewati belokan, katup, perubahan penampang, dan pada pipa lurus.
F. Hubungan Kapasitas Dan Torsi (Tunggal, Seri, dan Paralel) Dari grafik hubungan antara kapasitas dan torsi didapatkan bahwa nilai torsi pada pompa seri bernilai tertinggi bila dibanding pompa paralel dan pompa tunggal sebesar 1,6826 Nm pada kapasitas 0,000756 m3/dt. Pada pompa paralel nilai torsi tertinggi sebesar 1,3067 Nm pada kapasitas 0,001426919 m3/dt. Sedangkan pada pompa tunggal, torsi tertinggi 0, 9845 Nm pada kapasitas yang sama sebesar 0,00080186m3/dt. Dari grafik di atas dapat disimpulkan bahwa nilai torsi (T) berbanding lurus dengan nilai kapasitas (Q). Nilai Q akan mempengaruhi nilai dari gaya pembebanan (F) Hal ini sesuai dengan rumus: T
= Fxl dan (Pd-Ps)xQ/ η
= Fn/k
Semakin tinggi nilai Q, menyebabkan nilai F bertambah besar dan nilai l konstan. Hal ini dapat dijelaskan bahwa semakin banyak jumlah fluida yang mengalir,maka semakin besar pula gaya pembebanan yang terjadi yang pada akhirnya akan menyebabkan nilai torsi bertambah besar Gaya torsi terbesar dibebankan pada pompa seri. Hal ini terjadi karena pada pompa II, kerjanya lebih ringan karena dibantu oleh pompa I yang kerjanya jauh lebih berat. Hal ini menunjukkan bahwa nilai torsi tidak selalu naik denagn besarnya Q. Setelah pompa seri, beban torsi terbesar kedua adalah pompa paralel dimana torsinya merupakan penjumlahan dari pompa I dan pompa II sedangkan torsi yang kecil dimiliki oleh pompa tunggal.
G. Hubungan Kapasitas Dan Efisiensi (Tunggal, Seri, dan Paralel) Dari grafik hubungan antara kapasitas dan efisiensi dapat dilihat bahwa nilai efisiensi tertinggi dimiliki oleh pompa seri sebesar 24,07300377 % pada kapasitas 0,000756 m3/dt. Kemudian nilai efisiensi tertinggi pada pompa paralel sebesar 23,81684 % pada kapasitas 0,001267851 m3/dt dan untuk pompa tunggal efisiensi tertinggi sebesar 13,7426949 % pada kapasitas 0,00084523 m3/dt Sesuai teori, nilai efisiensi merupakan perbandingan antara dayair (W2) dan daya poros (W1) dengan rumus: η
= (W2/W1)x100%
dimana, W1
= Fxn/k
W2
= (Pd-Ps)xQ
Dari rumus di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa pada W1 nilai F akan mempengaruhi nilai dari kapasitas. Semakin besar nilai kapasitas fluida yang dialirkan, maka semakin besar pula nilai F yang artinya dengan bertambahnya jumlah fluida yang mengalir (Q) maka gaya pembebanan yang terjadi juga semakin besar sedangkan pengaruh kapasitas pada W2 terlihat jelas dari rumus di atas. Pengaruh kapasitas pada W1 dan W2 inilah yang mempengaruhi nilai dari efisiensi. Nilai efisiensi mulai menurun setelah mencapai titik optimum. Hal ini dipengaruhi oleh nilai dari (Pd-Ps) yang akan menurun juga karena terjadinya mayor dan minor losses yang meliputi gesekan fluida pada pipa, perubahan pada pipa dan katup pengatur debit serta banyaknya belokan.
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Dari praktikum pompa sentrifugal dapat disimpulkan bahwa: 1. Pada pompa tunggal - Semakin besar kapasitas, maka head semakin turun disebabkan oleh bukaan katup yang semakin besar - Memiliki daya poros terendah (W1) karena semakin besar kapasitas (Q) maka fluida masuk juga semakin banyak sehingga membutuhkan gaya yang besar untuk menggerakkan sudu. - Penurunan daya air (W2) disebabkan oleh penurunan (Pd-Ps) karena faktor mayor dan minor losses. Peningkatan kapasitas yang besar juga memperbesarday air karena bukaan katup juga semakin besar. - Karena hanya menggunakan 1 pompa, maka fluida yang diisap pompa sedikit sehingga sudu pompa mendapat gaya pembebanan yang besar sehingga torsi yang dihasilkan juga bertambah besar. - Memiliki efisiensi rendah karena nilai W1 dan W2 rendah dibanding pompa seri dan paralel. 2. Pada pompa seri - Memilki head terbesar karena fluida mengalami dua kali kerja. Head tekanan pada saluran buang pompa I mendapat tambahan head pompa II sehingga head total menjadi besar. - Memiliki daya pporos tertinggi (W1) karena semakin besar Q, maka gaya untuk menggerakkan sudu semakin besar karena fluida yang masuk pompa banyak. - Peningkatan day air (W2) disebabkan oleh kapasitas yang besar karena bukaan katup yang besar -Beda head mengalami penurunan karena adanya losses mayor dan minor -Memiliki nilai torsi yang tertinggi karena fluida yang masuk pompa I kemudian masuk pompa II sehingga gaya tangensial yang tinggi, kapasitas besar, gaya pembebanan juga semakin besar dan begitu pula nilai dari torsi - Efisiensi lebih rendah daripada pompa paralel karena Pd-Ps aliran menurun yang diakibatkan adanya losses mayor dan minor. 3. Pada pompa paralel
- Nilai head relatif stabil karena head pada pompa paralel merupakan rata-rata head I dan head II sedangkan debitnya berbeda. - Nilai W1 lebih rendah dari pompa seri karena kapasitas lebih rendah daripada pompa seri sehingga daya porosnya lebih rendah - Semakin besar Q maka W2 juga semakin besar karena saat Q kecil, beda beda tekanan besar dan kecepatan fluida rendah (terhalang oleh bukaan katup) begitupun sebaliknya. - Pompa paralel memilki torsi lebih rendah dari pompa seri karena susunan pipanya menyebabkan gaya tangensial tidak terlalu tinggi. - Memiliki efisiensi tertinggi karena nilai W2 besar sedangkan nilai W1 kecil akibat gaya pembebanan yang kecil.
5.2 Saran Pada praktikum pompa sentrifugal ini, saran yang dapat kami sampaikan adalah : - Praktikan sebaiknya lebih teliti lagi dalam pengambilan data dan harus sesuai denagn nilai yang tertera pada indikator - Praktikan sebaiknya memahami struktur pompa beserta cara kerjanya sehingga pada saat praktikum tidak mengalami kesulitan - Praktikan sebaiknya memahami terlebih dahulu dasar-dasar pengetahuan tantang fluida dan pompa maupun maupun hal yang berhubungan dengan mata kuliah mesin-mesin fluida sebelum melaksanakan praktikum. - Praktikan hendaknya menjaga kerja sama dengan baik pada saat praktikum dan penyelesaian laporan agar selesai dengan baik dan tepat pada waktunya.
